292 Il tratto gastrointestinale umano e il suo microbiota Argomenti e obbietivi Descrizione del tratto gastrointestinale Il microbiota dell’intestino crasso Relazioni con la salute umana Microrganismi probiotici Riferimenti Cap. 21 Microbiologia dei prodotti alimentari

Microbiota umano cellule di batteri, numero 10 volte superiore del numero di cellule umane tutte le superfici esposte all’ambiente esterno sono colonizzate da microrganismi (microbiota umano) pelle, tratto urogenitale, gastrointestinale, respiratorio Tratto gastrointestinale (gastrointestinal tract GIT) 293

Tratto gastrointestinale (gastrointestinal tract GIT) Superficie dell’intestino ≈ 200 m 2 Intestino crasso: 70% del microbiota umano Disponibilità di nutrienti Nichia per diversi microrganismi 294

295 L’apparato digerente umano

Il microbiota intestinale Principalmente composto da microrganismi strettamente anaerobi Dominano su anaerobi facoltativi e aerobi 2 phyla principali: Firmicutes e Bacteroidetes inoltre: Proteobacteria e Actinobacteria ca 1000 specie ca 20% del microbiota intestinale coltivato 296

Composizione del microbiota intestinale 297

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Ruolo del microbiota intestinale 300 immunomodulazione

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Probiotici Dal Greco pro (  ) e bios (  ), ‘per la vita’ ‘Supplemento microbico vitale che influenza beneficamente la salute attraverso il miglioramento dell’equilibrio microbico intestinale’ Osservazione di Ellie Metchnikoff: le popolazioni balcaniche, che facevano largo consumo di prodotti fermentati contenenti batteri lattici, quali yogurt, kefir ed altri, sembravano essere più longeve Elie Metchnikoff,

Probiotici ‘ Preparazioni microbiche vitali di differenti colture, che, introdotti con la dieta in numero sufficiente, sono in grado di esercitare un effetto benefico sulla salute dell’uomo, tramite la modulazione dell’immunità mucosale o sistematica, cosi come attraverso il miglioramento del bilanciamento nutrizionale e microbico nel tratto intestinale’ 303

Probiotici I microrganismi probiotici appartengono per lo più, ad alcune specie dei generi Lactobacillus e Bifidobacterium ma sono state studiate anche altre specie batteriche (Enterococcus faecium, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia coli) e lieviti Le proprietà probiotiche sono considerate ‘ceppo- specifiche’ 304

Probiotici-Somministrazione I probiotici vengono preparati come prodotti liofilizzati concentrati o veicolati da alimenti in cui rimangono attivi e vitali Preparazioni e alimenti probiotici possono contenere sia un solo ceppo sia una miscela di ceppi o specie differenti Vantaggio dei probiotici multi-ceppo 305

Probiotici-Selezione I microrganismi probiotici sono selezionati in base ad alcune proprietà microbiologiche che possono essere preliminarmente valutate mediante studi in vitro e successivamente confermate con appropriati studi in vivo Provenienza intestinale un requisito? Non devono avere geni per antibiotico-resistenza Devono essere attivi e vitali al pH basso dello stomaco Devono essere resistenti ai succhi gastrici, sali biliali e succo pancreatico Devono persistere almeno temporaneamente nell’intestino umano Proprietà adesive all’epitelio intestinale 306

307 Processo di selezione di mo probiotici

Probiotici-Attività 308

Genere Bifidobacterium Gram +, anaerobi, catalasi - Morfologia di bacilli 30 specie Ecologia: microbiota dominante nell’intestino di neonati, con l’età decremento di numero, rimangono sempre un componente importante 309

310 Producono acido lattico e acetico senza produzione di CO 2 Fruttosio-6-fosfato fosfochetolasi, enzima che scinde il fruttosio-6-fosfato in eritrosio-4-fosfato più acetilfosfato 2 Glucosio + 5 ADP + 5Pi → 3 acetato + 2 lattato + 5 ATP Catabolismo dei carboidrati (shunt dell'esoso- fosfato) Utilizzata come marker per l’attribuzione tassonomica al genere Bifidobacterium.

Prebiotici ‘Ingredienti alimentari che non sono assorbiti nell’intestino tenue e quindi arrivano al colon in grandi quantità e che hanno un effetto benefico sull’ospite per via indiretta, in quanto stimolano selettivamente la crescità e/o l’attività di una o più specie batteriche positive, ad esempio i bifidobatteri. Sostanze quali l’amido, substrati derivati dalle piante tra cui pectine, cellulosa, emicellulosa e xilani, zuccheri e oligosaccaridi e frutto-oligosaccaridi (FOS) sono considerati prebiotici’ 311